本发明属于运动肿瘤质子放射治疗的质量保证和质量控制，尤其涉及一种基于二维探测器测量质子放疗呼吸门控延迟时间的方法。
背景技术：
1、放射治疗是癌症治疗的重要手段之一。质子因其独特的布拉格峰特性，相较于传统的光子放疗，能更有效的保护肿瘤靶区周围的危及器官。随着扫描式质子放疗系统的发展，能够提供给靶区更高的适形性，但同时对患者摆位不确定性、质子射程的不确定性等也更加敏感。尤其是在治疗肺部等呼吸运动较大的肿瘤时，不仅在放射治疗分次内器官运动造成剂量不确定性以外，分次间的位移也会造成剂量不确定性。由于质子放疗对器官运动的敏感性高于光子放疗，因此在治疗呼吸运动明显的肿瘤时，质子放疗需要采用运动肿瘤管理设备，例如呼吸门控系统和光学体表监测系统等。通过运动肿瘤管理设备监测病人呼吸运动情况，选择病人呼吸较为平稳的时相进行治疗，避免过大的呼吸动度造成靶区、危及器官的漏照射或过照射。
2、然而运动肿瘤管理设备在获取呼吸波形信号、产生射线控制信号以及加速器接对射线控制信号的响应等过程中都会产生时间延迟。这意味着可能并未在理想的出束时间打开束流，理想的关闭束流时间关闭束流，从而造成靶区及周围危及器官的过照射或者漏照射。因此，准确测量运动肿瘤管理设备延迟时间对确保质子放疗的安全准确性至关重要。
3、目前，常见的呼吸门控时间延迟测量方法主要有胶片、电子射野影像装置(epid)、高速摄像头及多通道信号采集装置，其中胶片的时间分辨率较低，误差较大；质子放疗计划系统未配置epid装置；高速摄像头是一种较为准确的门控延迟时间测量方法，但是算法较为复杂；多通道信号采集装置是通过多个传感器同时采集信号，精度较高，但是设备复杂成本较高。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供的一种基于二维探测器测量质子放疗呼吸门控延迟时间的方法，通过常用的二维平面探测器、呼吸运动模拟平台质子以及单点质子束斑相结合，通过呼吸运动模拟平台运动过程中二维平面探测器采集的束斑位置信息快速准确测量质子放疗门控系统束流开启延迟及束流关闭时间延迟。
2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、本发明所述的一种基于二维探测器测量质子放疗呼吸门控延迟时间的方法，包括如下步骤：
4、s1、使用质子放射治疗计划系统制作呼吸门控放射治疗计划；
5、s2、将二维平面探测器及红外反光标记盒分别放置在呼吸运动模拟平台的水平和垂直运动方向托架；
6、s3、执行制作的呼吸门控放射治疗计划进行照射，照射过程中，二维平面探测器以录像模式对束流信息进行采集，采集20至30个呼吸运动周期；
7、s4、对采集的信号进行分析，计算每个呼吸周期的起始时相、计划的出束相位和计划关闭出束时相对应的时间点，以及每个呼吸周期内质子束流的开启和关闭时间；
8、s5、在每个呼吸时相内，分别将质子束流的开启时间减去计划出束的相位时间，以及质子束流的关闭时间减去计划关闭出束的相位时间，从而得到门控开启和关闭的延迟时间。
9、所述的方法，优选地，所述s1包括如下步骤：
10、s11、计划为单能单束斑质子计划，束斑位置始终保持在等中心；
11、s12、设计需加入射程移位器，以保证经过射程移位器后，束斑半峰全宽(fwhm)大于50mm。
12、所述的方法，优选地，所述s2包括如下步骤：
13、s21、使用呼吸模拟运动平台模拟正弦运动呼吸波形，运动幅度为10至20mm，每个呼吸运动周期为3至5s，水平和垂直托架的运动同步性差异不超过5mm；
14、s22、根据激光定位等或影像系统对二维平面探测器进行等中心摆位。
15、所述的方法，优选地，所述s3包括如下步骤：
16、s31、在门控系统中选择计划束流开启时相及束流关闭时相；
17、s32、启动二维平面探测器，选择录像模式采集束流信息，采样频率设置不低于20hz；
18、s33、执行s1中制作的质子门控放射治疗计划，执行过程中，通过二维平面探测器采集束流位置信息；
19、s34、共采集20至30个呼吸运动周期中束流信息。
20、所述的方法，优选地，所述s4包括如下步骤：
21、s41、对s34采集的所有呼吸运动周期束流信息进行分析，按时间采集顺序排序，每个文件定义为一帧。记第一帧文件采集时间为0，根据公式(1)计算第n帧文件的采集时间：
22、tn＝tsampling×(n-0.5) (1)
23、式中，tn为第n帧文件的采集时间，tsampling为采集周期；
24、s42、对每帧文件中的通量值进行积分处理，获得dsum，将最大dsum值的50％设置为阈值d1，保留所有大于该阈值的帧文件，定义为有效帧；
25、s43、求解每一个有效帧文件最大通量值的80％的等高线，并计算该等高线的形态学中心位置；
26、s44、根据s41中的公式(1)及s43中的方法，获得所有有效帧文件的采集时间信息t及对应的束斑位置信息y，并用公式(2)中的正弦函数进行拟合：
27、y ＝ a sin(bt + c) + d (2)
28、求得正弦函数中参数项a、b、c、d。从而得到呼吸运动轨迹函数；
29、s45、根据s44得到的呼吸运动轨迹函数，求得每个呼吸周期中起始时相、计划开始出束的时相及计划关闭出束时相对应的时间点t0％、ton及toff，并根据t0％识别每一个呼吸周期；
30、s46、在s45识别的每个呼吸周期内寻找通量积分最大值，记为dlocalmax，根据公式(3)设置阈值d2：
31、
32、根据阈值d2判断每个呼吸周期中束流开始帧文件和关闭帧文件，根据公式(4)计算束流开启时间：
33、
34、其中non代表每个呼吸周期内的束流开启帧文件，dnon_sum代表束流开启帧文件通量积分；根据公式(5)计算每个呼吸周期中束流关闭时间：
35、
36、其中noff代表每个呼吸周期内束流关闭帧文件，dnoff_sum代表束流关闭帧文件通量积分。
37、所述的方法，优选地，所述s5包括如下步骤：
38、s51、根据公式(6)计算每个呼吸周期内进行门控治疗时质子束流开启延迟时间：
39、don＝bon-ton (6)
40、s52、根据公式(7)计算每个呼吸周期内进行门控治疗时质子束流关闭延迟时间：
41、doff＝boff-toff (7)
42、s53、对所有呼吸周期内计算获得的don及doff进行统计学分析，获得的平均值即为呼吸门控治疗延迟时间。
43、本发明由于采取以下技术方案，具有以下优点：
44、(1)二维平板探测器为质子质控必须探测设备，无需为测量呼吸门控延迟时间购置新的设备，节约了成本并提高了资源的利用效率。
45、(2)通过分析束斑位置信息，能够精确地识别不同时相的时间点以及束流的开启和关闭时间点，该算法简单，易于实现，确保了操作的简易性。
46、综上所述，本发明能够以快速、准确且简便的方式分析呼吸门控延迟时间，为质子治疗的精确性提供了有力保障。
1.一种基于二维探测器测量质子放疗呼吸门控延迟时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于二维探测器测量质子放疗呼吸门控延迟时间的方法，其特征在于，所述s1包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于二维探测器测量质子放疗呼吸门控延迟时间的方法，其特征在于，所述s2包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于二维探测器测量质子放疗呼吸门控延迟时间的方法，其特征在于，所述s3包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于二维探测器测量质子放疗呼吸门控延迟时间的方法，其特征在于，所述s4包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的基于二维探测器测量质子放疗呼吸门控延迟时间的方法，其特征在于，所述s5包括如下步骤：
